ما هو نموذج OSI؟
تعريف نموذج OSI
OSI هو مراحل تكون البيانات ونقلها من الجهاز المرسل (Source device) إلى الجهاز المستقبل (Destination device). المرجع وضعته المنظمة الدولية للمعايير (ISO) سنة 1983 برقم 7498، ليكون نموذجاً نظرياً موثوقاً لبروتوكولات الاتصالات بين شبكات الحاسب. وظائف الاتصال والتنظيم حسب مرجع أو إس آي (OSI) مقسمة على سبع طبقات (Layers) مختلفة.
فائدة فهم OSI Layers
لماذا نتعلم نموذج OSI؟
- تستطيع فهم وحل المشاكل Troubleshooting الشبكات.
- معرفة كيفية تكوين البيانات وما هو شكلها في كل مرحلة Encapsulations.
- تفيد بمعرفة النقاط الحساسة في الشبكات واخذ الحذر منه وكيفية تشفير البيانات وفك التشفير.
- معرفة كل جهاز في اية طبقة يعمل مثل HUB والراوتر والسويتش وجهاز الكمبيوتر.
الهدف من نموذج OSI
الهدف الرئيسي
الهدف هو فهم عملية إرسال واستقبال البيانات عبر الشبكة. يتم إرسال البيانات من جهاز (Source / مرسل) إلى جهاز آخر (Destination / مستقبل) عبر الشبكة من خلال المرور بطبقات النموذج السبع.
المرسل (Source)
جهاز الكمبيوتر (PC1) الذي ينشئ البيانات ويرسلها. تمر البيانات عبر الطبقات من الأعلى (7) إلى الأسفل (1) في عملية Encapsulation.
المستقبل (Destination)
جهاز الكمبيوتر (PC2) الذي يستقبل البيانات. تمر البيانات عبر الطبقات من الأسفل (1) إلى الأعلى (7) في عملية De-Encapsulation.
عملية التغليف (Encapsulation)
ما هي عملية التغليف؟
تسمى العملية التي تضيف فيها البروتوكولات الترويسات والتذييل على البيانات بعملية تغليف البيانات (Encapsulation)، هذا ما يحدث في عملية الإرسال. أما في عملية الاستقبال تسمى عملية فك تغليف البيانات (De-Encapsulation).
شكل البيانات في كل طبقة
| الطبقة | اسم وحدة البيانات | المحتوى |
|---|---|---|
| 7، 6، 5 (التطبيق، التقديم، الجلسة) | DATA — بيانات التطبيق | بيانات التطبيق الأصلية |
| 4 — طبقة النقل | Segment | ترويسة النقل + بيانات التطبيق |
| 3 — طبقة الشبكة | Packet | ترويسة الشبكة + ترويسة النقل + البيانات |
| 2 — طبقة ربط البيانات | Frame | رأس الاطار + ترويسة الشبكة + ترويسة النقل + بيانات التطبيق + تذييل الاطار |
| 1 — الطبقة الفيزيائية | Bits | 1100011100 (إشارات ثنائية) |
البروتوكول (Protocol)
ما هو البروتوكول؟
البروتوكول عبارة عن مجموعة القواعد التي تحدد كيف يمكن لأجهزة الكمبيوتر أن تتفاهم مع بعضها عبر الشبكة التي تتواجد عليها. كما أنه مجموعة من الأكواد البرمجية كتبت (برمجت) لتسهيل عملية التخاطب بين أجهزة الكمبيوتر في الشبكة.
طبقات نموذج OSI السبع
الطبقات السبع من الأعلى إلى الأسفل
البروتوكولات: HTTP (الـ البروتوكول المستخدم لنقل البيانات في شبكة الويب العالمية WWW)، FTP (بروتوكول نقل الملفات)، SMTP (بروتوكول إرسال البريد).
البروتوكولات: JPEG (بروتوكول ضغط الصور)، HTML (بروتوكول نقل النص المتشعّب).
البروتوكولات: NFS - Network File System (بروتوكول مشاركة الملفات بين الخوادم وأجهزة سطح المكتب)، SQL - Structured Query Language (بروتوكول قواعد البيانات).
أنواع الاتصالات:
• (Simplex): هذا يعني الإرسال في اتجاه واحد يرسل مرة واحدة مثل الراديو والتلفزيون.
• (half duplex): هذا يعني الإرسال والاستقبال ليس في نفس الوقت مثل أجهزة الشرطة.
• (Full duplex): هذا النوع من الاتصال يكون بشكل مباشرة استقبال وإرسال بخط واحد من دون انتظار بمعنى يستقبل ويرسل في نفس الوقت مثل الاتصال من خلال الجوال.
البروتوكولات:
• TCP (Transmission Communication Protocol): يستخدم في نقل البيانات المهمة مثل رفع الملفات أو تحميل (تنزيل) الملفات. يتأكد من وصول البيانات بشكل كامل.
• UDP (User Datagram Protocol): يستخدم في نقل ملفات الصوت والفيديو. لا يهتم في توصيل البيانات بشكل كامل.
أهم الأجهزة المستخدمة في هذه الطبقة: الراوتر ROUTER
البروتوكولات: IPv4، IPv6، OSPF (Open shortest path first)، RIP (Routing information protocol).
أهم جهاز في هذه الطبقة: السويتش SWITCH
تستخدم هذه الطبقة عنواناً لكل جهاز في الشبكة يمكن من خلاله التعرف على الجهاز ويسمى: العنوان المادي أو الفيزيائي.
MAC Address / Physical Address — مثال: A0:C9:14:C8:29:00
الفروقات بين TCP / UDP
مقارنة شاملة بين TCP وUDP
TCP — Transmission Communication Protocol
يستخدم في نقل البيانات المهمة مثل رفع الملفات أو تحميل (تنزيل) الملفات.
- يتأكد من وصول البيانات بشكل كامل
- حجم الـ Header: 20 bytes
- أبطئ من بروتوكول UDP
- يتحقق من الأخطاء: نعم
- يرتب أجزاء الرسالة: نعم
UDP — User Datagram Protocol
يستخدم في نقل ملفات الصوت والفيديو.
- لا يهتم في توصيل البيانات بشكل كامل
- حجم الـ Header: 8 bytes
- أسرع من بروتوكول TCP
- يتحقق من الأخطاء: لا
- يرتب أجزاء الرسالة: لا
| الفروق | TCP | UDP |
|---|---|---|
| حجم الـ Header | 20 bytes | 8 bytes |
| السرعة | أبطئ من بروتوكول UDP | أسرع من بروتوكول TCP |
| التحقق من الأخطاء | نعم ✓ | لا ✗ |
| ترتيب أجزاء الرسالة | نعم ✓ | لا ✗ |
| الاستخدام | تحميل الملفات | مشاهدة الفيديو |
الفروقات بين السويتش والراوتر
مقارنة بين Switch وRouter
السويتش (Switch)
- يعمل في طبقة ربط البيانات (Layer 2)
- يستخدم عناوين MAC للتعرف على الأجهزة
- يوصل الأجهزة داخل نفس الشبكة المحلية LAN
- يقسم البيانات إلى Frames
- أهم جهاز في طبقة Data Link
- مثال: LAN Switch, Cisco Switch
الراوتر (Router)
- يعمل في طبقة الشبكة (Layer 3)
- يستخدم عناوين IP للتوجيه
- يوصل شبكات مختلفة ببعضها
- يحدد أفضل مسار لنقل البيانات (Routing)
- أهم جهاز في طبقة Network
- مثال: Wireless Router, Cisco Router
نموذج TCP/IP
ما هو نموذج TCP/IP؟
نموذج TCP/IP هو النموذج العملي المستخدم فعلياً في الإنترنت. يتكون من 4 طبقات تقابل طبقات نموذج OSI السبع. يُعد النموذج الأساسي الذي يعمل عليه الإنترنت اليوم وجميع الشبكات الحديثة.
| طبقة TCP/IP | الطبقات المقابلة في OSI | البروتوكولات الرئيسية |
|---|---|---|
| طبقة التطبيق (Application) | التطبيق (7) + التقديم (6) + الجلسة (5) | HTTP, FTP, SMTP, DNS, SNMP |
| طبقة النقل (Transport) | طبقة النقل (4) | TCP, UDP |
| طبقة الإنترنت (Internet) | طبقة الشبكة (3) | IPv4, IPv6, OSPF, RIP, ICMP |
| طبقة وصول الشبكة (Network Access) | ربط البيانات (2) + الفيزيائية (1) | Ethernet, Wi-Fi, ARP |